剪力墙结构设计

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剪力墙结构设计范文第1篇

关键词：结构设计；剪力墙；悬臂梁；刚度；轴压比；连梁；概念设计中图分类号：TB482.2文献标识码：A

现浇钢筋混凝土剪力墙结构适用于住宅、公寓、饭店、医院病房楼等平面墙体布置较多的建筑。由于没有梁、柱等外露与凸出，剪力墙结构便于房间内部布置，填充墙的布置大大减少，钢筋混凝土墙整体施工，有利于缩短工期。剪力墙，顾名思义，抗风墙。剪力墙可以认为长宽比很大的柱，由于剪力墙截面很长，相对受压区高度高，构件有很大的延性。所以在抗震性能和使用性能的双重要求下，剪力墙结构得到广泛使用。

剪力墙按抗震性能分类

一般剪力墙，是指各肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙结构。此类剪力墙一般只会出现大偏心受压，配筋基本上按构造配筋，破坏属于延性破坏。

短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，各墙肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。此类剪力墙，易出现小偏心受压，配筋也易出现计算配筋，延性较低。

具有较多短肢剪力墙的剪力墙的结构，是指在规定的水平地震力作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总倾覆力矩的30%的剪力墙结构。

剪力墙的受力模型

剪力墙在水平均布荷载作用下可以简化为悬臂梁受力。以一根高度为H的悬臂梁受到均布荷载q为例，底部剪力、底部弯矩和顶部位移分别为：

（均布荷载）

V——底部截面剪力；——剪力不均匀系数

剪力墙的布置

剪力墙是为抵抗变形而设置的，因此剪力墙的布置首先满足结构的位移比要求。高层建筑位移要求详见高规表3.7.3

由于剪力墙的水平剪力是按等效抗弯刚度进行分配，剪力墙的水平布置要均匀、对称、周边，要避免水平凹凸不规则。剪力墙亦设置成双向抗侧力系，两个方向的刚度不宜相差过大，尽量使刚心和质心重合。剪力墙宜布置成T型、L型、型等带有有效翼缘的构件形式，避免一字墙，特别是一字型短墙。

剪力墙的竖向布置要规则、均匀，避免大的外挑和收进。上下布置要连续，贯穿全高，避免刚度突变，洞口宜成列布置，形成明确的联肢墙。上下洞口错洞布置时，要设置暗框架梁柱体系。

在水平荷载作用下，剪力墙的破坏形式和剪跨比有关，各墙段的高厚比3时，剪力墙以弯曲变形为主，延性较好。因此剪力墙各个墙段的墙长不宜大于8m，各墙段的长宽比不宜小于3.

剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力很小。当有水平构件与剪力墙平面外连接时，为控制剪力墙平面外弯矩，可按高规7.1.6条采取加强措施。

剪力墙的截面及轴压比限值

剪力墙的厚度与框架柱截面一样，与轴压比有关，与框架柱不同的是剪力墙厚度一般较小，因此在压力作用下，还应保证其稳定性。抗规6.4.2条要求剪力墙轴压比不超过下表限值

短肢剪力墙要求更严，详见高规7.2.2条

剪力墙的最小厚度

关于底部加强部位:加强剪力墙底部的抗剪能力，实现强剪弱弯的目的。

连梁的概念与布置

弱连梁：连梁跨高比5时，连梁以弯曲变形为主，剪切变形不计。这种连梁由于线刚度较小，对剪力墙的约束较弱，在水平荷载作用下对结构的侧向刚度影响较小。因此认为这种梁主要承担竖向荷载，高规7.1.3条弱连梁按框架梁设计。

强连梁：连梁的跨高比2.5，此种连梁以剪切变形为主，弯曲变形忽略不计。这种连梁对剪力墙约束很强，主要承担水平荷载，竖向荷载作用下弯矩非常小。

在PKPM—SATWE计算模型中：对于弱连梁，采用梁的输入方式；对于强连梁按剪力墙开洞形成连梁；对于52.5的连梁，两种方式均可。值得注意的是，按这两种方式建模刚度有很大差别。按连梁设计，刚度进行折减，折减系数一般取0.50.7。按框架梁设计，考虑现浇板翼缘作用，刚度进行放大，放大系数一般取1.32.0。

结束语

综上所述，剪力墙结构设计中，一些概念是很重要的。本文从概念设计上整体论述了剪力墙结构设计的内容，因为是浅议，还有很多内容没有展开。要想做好剪力墙结构设计，还需要设计者们不断学习。通过本文想达到的目的就是，做结构设计一定要把握重概念、轻精度的主线。

参考文献

高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）.北京:中国建筑工业出版社，2010.

建筑抗震设计规范（GB50011-2010）. 北京:中国建筑工业出版社，2010.

剪力墙结构设计范文第2篇

关键词：剪力墙 高层设计

从2005年12月份，我参与了深圳宝安绿海名居的结构设计，绿海名居位于宝安西乡，是个面积超过十万平方米商住小区，最高23层。主要为剪力墙结构或框支剪力墙结构。以下是我对剪力墙结构设计做的一些总结：

A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：

全部落地剪力墙――非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m

部分框支剪力墙――非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用

A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：

6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用

9度抗震时，应专门研究

（说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度）

B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：

全部落地剪力墙――非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m

部分框支剪力墙――非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m

B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：

6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用

8度抗震时，应专门研究

结构的最大高宽比：

A级高度――非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4

B级高度――非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6

质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；

其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响

考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0

平面规则检查，需满足：

扭转：A级高度不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍

B级高度、混合结构高层、复杂高层不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍

楼板：有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50％

开洞面积≤该层楼面面积的30％

无较大的楼层错层

凹凸：平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30％

竖向规则检查，需满足：

侧向刚度：

除顶层外，局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25％

楼层承载力：

A级高度――抗侧力结构的层间受剪承载力（宜）≥相邻上一层的80％

薄弱层抗侧力结构的受剪承载力（应）≥相邻上一层的65％

B级高度――抗侧力结构的层间受剪承载力（应）≥相邻上一层的75％

（说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和）

竖向连续：

竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构件（梁等）向下传递

水平位移验算：

多遇地震作用下的最大层间位移角（高规表4.6.3）

罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120

舒适度要求：

高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓0.15m/s2，办公、旅馆0.25m/s2

伸缩缝

1.最大间距：现浇45m，装配65m

2.可适当放宽最大间距的条件：

①顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率

②顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层

③每隔30～40m留出后浇带，带宽800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇带砼两个月之后浇灌

④顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段

⑤采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂

⑥提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分预应力混凝土

防震缝

1.最小宽度：按框架结构的50％取用，但不宜小于70mm.

框架结构防震缝最小宽度规定为：高度≤15m的部分，70mm；超过15m的部分，6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，缝宽加宽20mm

2.缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定

缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定

3.缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接

4.相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝

墙体布置

宜双向布置，尤其是抗震时应避免单向布置

门窗洞口宜上下对齐，成列布置。底部加强部位不宜采用错洞墙，且所有部位不宜采用叠合错洞墙

墙肢长度不宜超过8m，且墙段总高与墙肢高度之比应大于2.当墙肢较长时宜开设洞口，各墙段间设置弱连梁

应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部（《审查要点》3.6.3/6）

当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下一种措施：

一般剪力墙的底部加强部位高度的取值：

（说明：当有地下室时，墙肢总高度应从地上一层（首层）算起，但底部加强部位应额外加上地下室的高度）

截面设计

构件截面长边与短边之比大于4时，宜按墙的要求进行设计（《砼规》10.5.1）

矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5

当其比值小于5时――其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当一、二级抗震时，应较正常墙肢的相应值减0.1，三级时不宜大于0.6

当其比值不大于3时――宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变，且箍筋宜沿全高加密

双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时，两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数

（说明：剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣――小偏拉

剪力墙截面设计的内容：平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压

在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱时应进行局部受压承载力验算

一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算

截面厚度

一、二级抗震时，底部加强部位≥（内容参见高规）

其他部位≥

（《砼规》11.7.9/1）补充：当墙端无端柱或翼墙时，≥层高的1/12

三、四级抗震时，底部加强部位≥

其他部位≥

非抗震时，≥

当不能满足上述要求时，应进行墙体的稳定计算（高规附录D）

剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm.

截面尺寸还应符合受剪要求

剪力墙的厚度不宜小于楼层高度的1/25（《砼规》10.5.2）

轴压比限值

一般剪力墙底部加强部位――二级抗震0.6、一级（7、8度）抗震0.5、一级（9度）抗震0.4

参考文献：

1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002

剪力墙结构设计范文第3篇

关键词：框架-剪力墙；结构设计；布置；厚度

1框架-剪力墙结构的受力特点及分析

框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的，所以其框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙也不同于剪力墙结构中的剪力墙。当刚度特征值很小时，剪力墙刚度很大，框架刚度较小，内力分配以剪力墙为主，整体变形为弯曲型，此时框架分配的剪力很小，剪力墙可能不出现负剪力，二者协同工作的性能较差，这种结构更接近于剪力墙结构，不能算作双重抗侧力体系，在我国高规中的0.2Q的调整就是针对这种情况，保证框架成为第二道防线；当刚度特征值很大时，框架的刚度相对较大，属于剪力墙较少的情况，当剪力墙承担的倾覆力小于50%时，框架部分就应该按照纯框架结构进行设计，以保证框架的安全。正常的设计应该是避免上述两种情况出现，使剪力墙的数量即不过多，也不过少。

2剪力墙的数量

在框架-剪力墙结构中，结构的侧向刚度主要由同方向各片剪力墙截面弯曲刚度的总和控制，结构的水平位移随剪力墙截面弯曲刚度增大而减小。一般以满足结构的水平位移限值作为设置剪力墙数量的依据较为合适。框架梁截面尺寸一般根据工程经验确定，框架柱截面尺寸可根据轴压比要求确定。在初步设计阶段，可根据房屋底层全部剪力墙截面面积Aw和全部柱截面面积Ac之和与楼面面积Af的比值，或者采用全部剪力墙截面面积Aw与楼面面积Af的比值，来粗估剪力墙的数量。根据工程经验，（Aw+Ac）/Af或Aw/Af比值大致位于表1的范围内。层数多、高度大的框架-剪力墙结构体系，宜取表中的上限值。

（Aw+Ac）/Af或Aw/Af比值的大致取值范围表1

设计条件 （Aw+Ac）/Af Aw/Af

3剪力墙的布置

（1）为了增强整体结构的抗扭能力，弥补结构平面形状凹凸引起的薄弱部位，减小剪力墙设置在房屋而受室内外温度变化的不利影响，剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近（第一内跨）、楼梯间、电梯间、平面形状变化或恒载较大的部位，剪力墙的间距不宜过大（高规表8.1.8）；平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

（2）纵、横向剪力墙宜组成L形、T形和匚形等形式，以使纵墙（横墙）可以作为横墙（纵墙）的翼缘，从而提高其刚度、承载力和抗扭能力；楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置，以增强其空间刚度和整体性。

（3）剪力墙布置不宜过分集中，单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的40%，以免结构的刚度中心与房屋的质量中心偏离过大、墙截面配筋过多以及不合理的基础设计。当剪力墙墙肢截面高度过大时，可通过开门窗洞口或施工洞形成联肢墙（一般不超过8m）。

（4）剪力墙宜贯通建筑物全高，避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上、下对齐。抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。

（5）在长矩形平面中，如果两片横向剪力墙的间距过大，或两墙之间的楼盖开大洞时，楼盖在自身平面内的变形过大，不能保证框架与剪力墙协同工作，框架承受的剪力将增大；如果纵向剪力墙集中布置在房屋两端，中间部分楼盖受到两端剪力墙的约束，在混凝土收缩或温度变化时容易出现裂缝。

4剪力墙的厚度的初步估算

剪力墙的厚度可参照表2确定，表中n为墙体水平截面所在高度以上的楼层数。抗震规范对剪力墙高厚比的规定不是必须遵循的，当不满足时可依据高规的规定进行稳定性验算，设计经验表明，高厚比验算的结果一般均能满足要求。

剪力墙的最小厚度表2

结构体系 剪力墙最小厚度/mm

剪力墙结构 10n及160的较大值

框架-剪力墙 12n及200的较大值

实际工程设计中，为使剪力墙的设置合理有效，建议按下列步骤进行：

（1）首先估算出框架部分的抗侧刚度，而后按照满足规范规定的层间位移角为原则反算出所需剪力墙的最小刚度，按此初步布置剪力墙。

（2）按单项地震作用但不考虑偶然偏心的情况进行结构计算，如计算得到的最大扭转位移比为1.0，则说明结构的刚度中心与质量中心一致。当最大扭转位移比较大时，应对结构布置进行调整，使最大扭转位移比接近1.0，以减小质量中心与刚度中心之间的偏差。

（3）按单项地震作用且考虑偶然偏心的情况进行结构计算，如扭转位移比较大，则说明结构的抗扭刚度或某些部位的抗侧刚度偏小，需要调整剪力墙的布置。

（4）如有必要，可按双向地震作用但不考虑偶然偏心计算，如扭转位移比较大，仍需根据具体情况对剪力墙的布置做出调整。

（5）上述各种工况计算时，如发现结构的扭转周期偏长，则说明结构抗扭刚度偏小，应采取加大抗扭刚度的措施。

5工程实例

某办公楼结构平面布置见图1，本工程为地上11层，地下2层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构，地下室至地上层2顶板范围内为剪力墙底部加强区；建筑总高度为45.800m；建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为8度，0.2g，第一组；建筑场地类别为Ⅲ类；钢筋混凝土结构抗震等级为框架二级，剪力墙一级。

图1结构平面布置图

目前，判断整体计算结果是否合理的主要依据是高规用于控制结构整体性的主要指标：适用高度和高宽比、周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等。然而这些参数在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。

（1）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。周期的大小与结构在地震中的反应有着密切关系，最基本的是不能与场地的卓越周期一致（一般要大于场地的特征周期），否则会发生共振。一般情况下，多层和高层钢筋混凝土结构的基本自振周期T1（用于风振计算）可按下列公式估算：框架结构T1=（0.08~0.1）n；框架-剪力墙和框架-核心筒结构T1=（0.06~0.08）n；剪力墙和筒中筒结构T1=0.05n。n为结构层数（40层以上的建筑可能有较大差别）。如果周期偏离上述数值太远，应当考虑工程刚度是否合适，必要时调整结构截面尺寸。如果结构截面尺寸和结构布置正常，无特殊情况而计算周期相差太远，应检查输入数据有无错误。

（2）振型组合数是在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。必须指出的是，结构的振型组合数并不是越大越好，其最大值不能超过结构的总自由度数。例如，对采用刚性板假定的单塔结构，考虑扭转耦联作用时，其振型不得超过结构层数的3倍。

（3）耦联计算时，底层剪重比也应该在合理范围内。对于第一周期小于3.5s的结构，一般为：7度、II类土：剪重比为1.6%~2.8%；8度、II类土：剪重比为3.2%~5%。

（4）正常计算结果的振型曲线多为连续光滑曲线，当沿竖向有非常明显的刚度和质量突变时，振型曲线可能有不光滑的畸变点。竖向刚度、质量变化较均匀的结构，在外力的作用下，其内力、位移等计算结果自上而下也应均匀变化，不应有较大的突变，否则，应检查结构截面尺寸或者输入的数据是否正确、合理。

（5）柱、墙等竖向受力构件的计算轴力N基本符合柱、墙受荷面积A与近似应力q的乘积。即N=qA。q为单位面积重力荷载，对于框架结构约为12~14kN/m2，对于框架-剪力墙结构约为13~15kN/m2，

对于剪力墙结构和筒体结构约为14~16kN/m2。

（6）地震作用方向不同，结构地震反应的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大，这个方向为最不利地震作用方向，也即最大地震力作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出，设计人员如发现该角度绝对值大于15°，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响（逆时针为正）。对于构件计算，则可以输入“斜交抗侧力构件附加地震数”来实现。

6结语

剪力墙结构设计范文第4篇

关键词:框架剪力墙结构布置

1．框架剪力墙结构及其优点

框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处。众所周知，框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框架剪力墙结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。从受力特点看，由于框架剪力墙结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，受力80%以上用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力，沿高度分布比样均匀，各层梁柱的弯矩比较接近，有利于减小梁柱规格，便于施工。

2. 框架和剪力墙的布置应满足下列要求：

1） 框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，主体结构构件之间不宜采用铰接。抗震设计时，两主轴方向均应布置剪力墙。梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合，框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。

2）框架剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置：

① 剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位；在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。

② 平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

③ 剪力墙布置时，如因建筑使用需要，纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时，该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件，但是，两方向在水平力作用下的位移值应接近。壁式框架的抗震等级应按剪力墙的抗震等级考虑。

④ 剪力墙的布置宜分布均匀，单片墙的刚度宜接近，长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8 m。每段剪力墙底部承担水平力产生的剪力不宜超过结构底部总剪力的40%。

⑤ 纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向长度较长时，不宜集中在两端布置纵向剪力墙，否则在平面中适当部位应设置施工后浇带以减少混凝土硬化过程中的收缩应力影响，同时应加强屋面保温以减少温度变化产生的影响。

⑥ 楼梯间、竖井等造成连续楼层开洞时，宜在洞边设置剪力墙，且尽量与靠近的抗侧力结构结合，不宜孤立地布置在单片抗侧力结构或柱网以外的中间部分。

⑦ 剪力墙间距不宜过大，应满足楼盖平面刚度的要求，否则应考虑楼盖平面变形的影响。

3）框架剪力墙结构中的剪力墙，宜设计成周边有梁柱(或暗梁柱)的带边框剪力墙。纵横向相邻剪力墙宜连接在一起形成L形、T形及口形等，以增大剪力墙的刚度和抗扭能力。

4） 剪力墙宜贯通建筑物全高，沿高度墙的厚度宜逐渐减薄，避免刚度突变。当剪力墙不能全部贯通时，相邻楼层刚度的减弱不宜大于30%，在刚度突变的楼层板应按转换层楼板的要求加强构造措施。

3. 剪力墙的布置要点

1)剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜分别联结在一起，应尽量拉通、对直，以具有较好的空间工作性能；抗震设计时，应避免仅单向有墙的结构布置形式，宜使两个方向侧向刚度接近，两个方向的自振周期宜相近。剪力墙平面布置应尽可能做到规则，避免过大的扭转效应。

2)剪力墙的侧向刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构自重，增大结构的可利用空间，剪力墙不宜布置得太密，使结构具有适宜的侧向刚度；若侧向刚度过大，不仅加大自重，还会使地震力增大，对结构受力不利。

3)剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变；允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级，或减少部分墙肢，使侧向刚度沿高度逐渐减小。剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，对结构抗震不利。

4)细高的剪力墙（高宽比大于2）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免发生脆性的剪切破坏。因此，当剪力墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的若干独立墙段，每个独立墙段可以是整截面墙，也可以是联肢墙，墙段之间宜采用弱连梁连接（如楼板或跨高比大于6的连梁），因弱连梁对墙肢内力的影响可以忽略，则可近似认为分成了若干独立墙段。此外，当墙段长度较小时，受弯产生的裂缝宽度较小，而且墙体的配筋又能充分地发挥作用，因此墙段的长度不宜大于8m。

5)剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。为此规定剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。

4.设计框架剪力墙结构房屋应注意的三个问题

1）框架-剪力墙结构中柱、墙总的刚度比大小决定了对框架受力的考虑。当框架结构中仅在楼电梯间或其他部位布置少量钢筋混凝土剪力墙时，结构分析应考虑该剪力墙与框架的协同工作，此时应采取措施减小此种剪力墙的作用，增加与剪力墙相连柱的配筋，这些措施包括将此种剪力墙减薄、开竖缝、开结构洞、配置少量单排钢筋等。此时结构形式按框架结构确定，按框架结构体系的要求进行结构设计。

2）当剪力墙布置较少刚度偏小时，在基本振型地震作用下，其框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，框架是主要的抗侧力构件，必须保证其各方面的承载能力。规范规程要求其框架部分的抗震等级按框架结构确定；柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用；最大适用高度和高宽比限值可比框架结构适当放松，放松的幅度可视剪力墙的数量及剪力墙承受的地震倾覆力矩来确定。当框架剪力墙结构布置足够的剪力墙时，即在基本振型地震作用下，框架承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架部分则属于“次要抗侧力构件”，框架部分的抗震等级按框架剪力墙结构的规定来划分。

3）当剪力墙布置较多刚度过大而使框架受力过小时，需把框架部分予以加强。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002规定“任一层框架部分的地震剪力不应小于结构底部总地震剪力的20%和结构整体分析中框架部分各楼层地震力最大值的1.5倍二者较小值”。此时框架是第二道抗震防线，为了不使框架部分过早出现塑性铰，必须给予它一定的抗震能力。

框架剪力墙结构与框架结构相比，由于抗侧能力大大提高，刚度增加，地震力作用下侧移小，是抗震性能较好的结构体系。虽然地震力主要由剪力墙承担，但设计要求框架承担一定比例的地震力，是抗震的第二道防线。总之，该种结构具有使用灵活、刚度大、抗震性能好的特点，因此得到了广泛的应用。

5. 如何解决与剪力墙相连的框架梁超筋现象

应首先分析产生本问题的原因，去掉地震力计算，如不再出现这个问题，那就是地震力产生的，可以保证正常使用状态下的梁配筋，按不计算地震力计算结果配筋，然后计算地震力时点铰，将地震力效应转移；如不计算地震力时结果仍然超筋，那就不是地震效应，而是程序计算产生的问题；这个恐怕是PKPM程序的弊病，而产生这个结果的原因就是框架柱竖向刚度小，竖向变形大，而剪力墙竖向刚度大，竖向变形小，梁配筋就是剪力墙端负筋超大，框架柱端正筋较大；解决这个问题只有加大梁截面，满足计算结果；或者是增加柱截面减小柱竖向变形。

6. 结论

剪力墙结构设计范文第5篇

关键词：短肢剪力墙；结构分析；工程实例

1 引言

随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系，即所谓“短肢剪力墙―筒体（或一般剪力墙）”结构体系。广东地区的小高层住宅较多采用该结构体系。为此，本文从结构布置、计算分析及其构造要求等几方面去分析短肢剪力墙结构设计，并附有工程实例进行对比说明。

2 工程概况

某工程为十三层带坡屋面的高层住宅，无地下室，首层架空，总建筑面积为14267m2，在满足安全和使用的前提下，为了满足开发商的建筑美观和降低成本的要求，设计采用了短肢剪力墙结构方案。标准层结构布置见图一。主体结构计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序进行分析计算。

图一 标准层结构平面布置图

3 结构布置

“短肢”剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢（短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8，墙厚不小于200mm的剪力墙）。进行短肢剪力墙布置时，应注意使结构的刚度适宜，传力路径明确，结构专业应较早地介入建筑专业的方案设计，使结构布置既能满足建筑功能的要求，又能做到经济合理。

3.1 布置原则

短肢剪力墙总的布置原则是：均匀、分散、对称、周边。均匀、分散是要求每片剪力墙的抗侧刚度相差不大，避免一、二片刚度特大的剪力墙受力过于集中。对称布置，可使质心和刚心重合，这样可以避免和减少建筑物受到的扭矩。剪力墙靠近结构单元的周边布置，可增大房屋的刚度，从而减小结构的扭转周期。

3.2 平面布置

设计时一般利用间隔墙位置来布置竖向构件，布置应以T形、L形 、]形、 +形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。而连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽。在结构布置时不应采用全部墙肢均为短肢墙的结构方案，必须布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。各短肢墙应尽量对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片，并且，每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。当有抗震要求时，风力较大或平面凹凸较多时，应在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分布置必要的短肢墙，以加强其整体性和满足平面刚性要求。实例中，结合建筑平面和使用功能，利用间隔墙位置来布置竖向构件，将筒体（或一般剪力墙）布置于中心楼电梯间处，作为主要的抗侧力构件，以承受主要水平力，在平面凹凸位置、平面外边缘及角点处均布置有短肢墙。见图一。

短肢剪力墙墙肢厚度不宜大，且尽量避免突出隔墙表面，但其厚度不应小于200mm。按抗震等级为一、二级时其截面厚度，底部加强部位≥1/16层高,其它部位≥1/20层高，当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时，底部加强部位的截面厚度≥1/12层高，其它部位≥1/15层高；按抗震等级为三、四级设计时短肢剪力墙的截面厚度，底部加强部位≥1/20层高，其它部位≥1/25层高。如表一示，实例中短肢墙抗震等级为三级，住宅首层为架空层，层高7m，为结构底部加强层，墙肢厚取350mm；其他层层高3.1m，墙肢厚取最小值200mm。

表1 结构布置情况表

层号 层高

（m） 墙肢厚

(mm) 混凝土强度 备注

柱、墙 梁、板

1 7.0 350 C30 C30 底部加强层

2 3.1 200 C30 C30

3～4 3.1 200 C30 C25

5～13 3.1 200 C25 C25

3.3 竖向布置

短肢剪力墙-筒体结构的最大适用高度应比“高规”中剪力墙结构的规定值适当降低，且B级高度和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用该结构。短肢剪力墙-筒体结构的竖向布置应符合A级高度高层建筑的一般要求，且在抗震设计时，结构的竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。剪力墙沿竖向宜连续分布，上到顶下到底，中间楼层不宜中断。墙厚度沿竖向应逐渐减薄，厚度改变与混凝土强度等级的改变宜错开楼层，避免结构刚度突变。“高规”规定，短肢剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。工程实例中，剪力墙是从承台面一直到屋面层连续布置，墙厚与混凝土强度等级的改变不在同一楼层，如表一所示。

4 计算分析

4.1计算模型

对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同。目前应用最多的有两类，一是以薄壁杆理论为基础的软件如建研院TAT、TBSA；二是以墙元理论为基础的软件如SATWE、SSW、TUS等。在设计时，应根据具体情况，选择合适的软件进行计算，必要时，还应进行多软件的分析比较。本人认为采用空间杆-墙组元分析方法计算模型更符合实际情况。

4.2 计算分析

（1）高层结构中的连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，故连梁设计中应按“强剪弱弯”的原则进行，如对跨高比≥5的连梁应按框架梁进行设计，以保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏。

（2）对于墙肢截面高度与厚度比小于等于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基本自振周期影响，折减系数可取0.8～0.9。

（3）对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。

（4）短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。实例中，建筑物位于6度抗震烈度设防区，按规范要求，短肢剪力墙的结构抗震等级为三级，其余构件的抗震等级均为四级。

（5）短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1。

（6）抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8及底部两层层高的较大值。

（7）抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度平均值不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%。

（8）结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。实例中，T3为第一扭转振型，T1为第一平动振型，其比值为0.74，小于0.9，满足要求。见表二所示。

表2 振动周期(秒)

振型号 T1 T2 T3 T4 T5 T6 周期比

Tt / T1

周期 1.3999

平动 1.2698

平动 1.0353

扭转 0.4609 0.3872 0.3364 T3/T1=0.74

5 构造要求

由于短肢剪力墙结构抗震性能较差，因此应加强概念设计，并对一些不利部位加强构造措施。

（1）短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加强其抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。

（2）为了确保水平力的可靠传递，核心区楼板应适当加厚。楼板开大洞削弱后，宜加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率，采用双层双向配筋，或加配斜向钢筋。实例中，住宅中部存在楼电梯，属楼板开大洞，因此对4～9轴间的楼板加厚（h=150mm），且对该区域的楼板进行双层双向拉通配筋。

（3）高层建筑剪力墙中竖向和水平分布钢筋，不应采用单排配筋，一、二、三级抗震设计的配筋率不小于0.25%，四级抗震设计和非抗震设计时均不应小于0.20%。

（4）一、二级抗震设计的短肢剪力墙结构在底部加强部位及相邻上一层应设置约束边缘构件，其它部位以及三、四级抗震设计应设置构造边缘构件。关于约束边缘构件和构造边缘构件的具体要求可参见规范有关条文。

（5）剪力墙的连梁应进行斜截面受剪和正截面受弯承载力计算。连梁的正截面配筋，按矩形截面构件计算，取上、下配筋的较大值，按对称配筋置于梁截面上、下部位。按斜截面抗剪计算所得的箍筋沿全跨加密设置。对于个别连梁，因其跨度小，刚度很大，地震作用下允许连梁局部开裂，可将连梁的刚度予以折减，抗震设计的剪力墙的连梁弯矩及剪力也可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。若在内力计算时已经折减连梁的刚度，则调幅的范围应当受到限制或不再进行调幅，以避免在使用状况下连梁中裂缝开展过早、过大。当部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高。

（6）由于外墙面钢筋混凝土短墙肢之间的填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量不同，在二者交界处易产生裂缝，通常采取的措施是在做粉刷时，在二者交界面处附粘一层玻璃丝布，使应力平缓过渡。

6 结语